JPH06158034A - 氷結防止組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アルキレングリコール成分、増粘剤、低分子
量の非イオン性ポリオキシエチレンアルキルフェノール
エーテル界面活性剤、及びアルキルアリールスルホナー
ト・ヒドロトロープよりなる氷結防止組成物。 【効果】 水で希釈しても高い粘性を保有し、高度に擬
似組成のレオロジー的性質を示す氷結防止組成物が得ら
れる。処理後、低い剪断力のもとでは粘性が温度に影響
されず、また長時間放置しても流出しないが、離陸時の
ような高い剪断力を受けると流出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、氷結防止組成物に関
し、より詳細には、界面活性剤とヒドロトロープとの組
合せを含有する氷結防止組成物に関し、これらの組成物
は、残留時間が長いために、航空機翼の氷結防止剤とし
ての用途に特に適している。

【０００２】

【従来の技術】荒天時、凍結及び氷の付着を防止するた
め、航空機の翼表面の処理に使用される液状物質は、公
知であり、冬季の航空機の安全で正常な離陸を確保する
のに重要である。このような条件下に航空機の出発が往
々にして遅延し、時間を延期して駐機しなければならな
い場合、氷結防止配合剤による再処理をしばしば余儀な
くさせられることも、よく知られている。これらの液剤
は両極端の温度のみならず、ポンピングや噴霧（翼への
処理）及び離陸のための滑走の段階で安定であり、滑走
と地上の風に抗して翼表面に付着していなければならな
い。液剤の想定された操作温度以下の特に寒い条件で液
剤の使用を容易にするため、又は偶然に着氷性雨の条件
によって、水で故意に希釈されて、液剤はいくらか薄め
られることがある。以上の諸条件に加えて、氷結防止材
料はまた、特性が変化して、非常に低い粘性となり、離
陸の比較的高い剪断条件で翼表面から流去するものでな
ければならない。このような組成物は、翼以外のその他
の表面、例えば滑走路及び自動車道路表面の除氷又は氷
結防止にも有用である。

【０００３】多様な氷結防止組成物が公知である。例え
ば、米国特許第4,744,913 号明細書は、グリコール及び
水を基材とし、増粘剤として有用な架橋したアクリルポ
リマーを有し、さらに通常の腐食防止剤、アルキルアリ
ールスルホン酸のアルカリ金属塩の群に属する界面活性
剤、及びｐＨを塩基の値に調整する中和剤を含む、氷結
防止剤及び除氷剤を記載している。この試剤は、増粘剤
として、二つの選ばれた架橋したアクリルポリマーを相
互に特定の重量比で含むものである、すなわち、選ばれ
た架橋したアクリル酸又はアクリル酸のアルカリ金属塩
のホモポリマー、及び選ばれた架橋したアクリル酸／ア
クリルアミド又はアクリル酸のアルカリ金属塩／アクリ
ルアミドのコポリマーを、２：１ないし１０：１の重量
比で含む。中和剤は、それぞれが選ばれた量の三つの化
合物、すなわち第一のアルカリ性化合物として、アンモ
ニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及び
／又はトリエタノールアミン、第二のアルカリ性化合物
として水酸化カリウム、そして第三のアルカリ性化合物
として別の水酸化アルカリ金属である。この新規な試剤
は、極寒温度及び低い剪断速度においても比較的低い粘
性を有し、極端な条件下でも航空機の離陸に際して試剤
が急速かつ完全に流去するという特別な利点を示すこと
が見出された。

【０００４】氷結防止及び着氷から保護するための別の
液剤は、米国特許第4,358,389 号明細書に記載されてお
り、それによって、特に航空機の金属表面を、急速かつ
完全に氷、霜、雪などから解放し、比較的長時間、着氷
に対して表面を保護することができる。この液剤は、本
質的に数種の成分、すなわち（ａ）グリコール類、
（ｂ）水、（ｃ）増粘剤、（ｄ）水に不溶の物質、
（ｅ）界面活性剤、（ｆ）腐食防止剤、及び（ｇ）アル
カリ性化合物よりなる。量は、いずれの場合にも非常に
特異的であり、成分（ａ）及び（ｂ）の量は、液剤の全
重量に比較して、少なくとも９４％である。そのｐＨ値
は７．５ないし１０である。成分（ｃ）の増粘剤は、該
特許明細書に詳細に記載されている架橋したポリアクリ
ラートであり、米国特許第2,923,692 号にも記載されて
いる。

【０００５】米国特許第4,954,279 号明細書は、ある種
の増粘剤（例えば、天然及び合成ゴム、セルロースエー
テル類、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシエ
チルセルロース）、乳化剤、実質的に水に不溶である程
度極性の油及びアルカノールアミン類を含む水／グリコ
ール溶液中の油のミクロ乳濁液よりなり、効果的な除氷
及び氷結防止の性質を付与するのに必要な、所望の粘性
及び剪断安定性を具備する組成物を記載している。この
乳化剤は、有機のリン酸エステル類、ホスホン酸エステ
ル類、硫酸エステル類、スルホン酸エステル類、脂肪酸
塩類、アルコール類、フェノール類、アミン類、脂肪酸
類及びそれらのポリオキシアルキレン誘導体のような、
陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、及びこれら
の混合物である。

【０００６】他の溶解促進剤の不存在下に、陰イオン
性、非イオン性及び陽イオン性の湿潤剤を用いた雪又は
氷の層の融解を促進する組成物は、米国特許第3,412,03
0 号明細書に記載されている。陰イオン性湿潤剤は、１
２ないし１５の炭素原子を有する少なくとも１個のアル
キル基を有するアルキルアリールスルホナートである。
非イオン性湿潤剤は、式： ＲＡ（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）_x −ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＯＨ （式中、Ａはエーテル状酸素及び硫黄、アミノ、カルボ
ン酸エステル及びチオカルボン酸エステル基よりなる群
から選ばれ、Ｒは８ないし１８の炭素原子を有する飽和
又は不飽和炭化水素基又はアラルキル基であり、ｘは１
〜２０である）を有するアルキルオキシエーテル類及び
エステル類、並びにチオエーテル類及びエステル類より
なる群から選ばれる。

【０００７】英国特許第1,272,464 号明細書は、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール及びグリセリンの
１種以上；ジイソアルキルフェノールのポリエチレング
リコールエーテル；及び、アクリル酸又はメタクリル酸
のコポリマーである増粘剤よりなる、アルコール成分の
水溶液を含む氷結防止液を開示している。

【０００８】本発明に用いたのと同様に、コポリマーが
粘性付与の調節剤として作用する、ポリアクリル酸、及
びポリアクリル酸とビニルモノマーとのコポリマーのブ
レンドを用いて粘性を付与した氷結防止組成物は、ここ
に参考文献として掲げるTexaco Chemical Company のEd
ward C. Niehによる米国特許第5,118,435 号明細書に記
載されている。この二つのポリマーは増粘剤ブレンドを
形成する。ポリアクリル酸は、約2,500,000 ないし約3,
500,000 の重量平均分子量を有し、ジエンモノマーで僅
かに架橋していてもよい。この組成物もまた、プロピレ
ングリコール、ジエチレングリコール及びこれらの混合
物のようなアルキレングリコール成分を含んでいる。こ
れらの組成物は、水で希釈した場合にも高い粘性を有
し、所望の流去特性を示す高度に擬似塑性のレオロジー
を示す。増粘剤ブレンドのカルボン酸基を少なくとも部
分的に中和する中和剤も、好適に含まれる。

【０００９】本発明の背景の最初のパラグラフに記載し
た性能を演ずるあらゆるレオロジー的性質を示す、航空
機の増粘された氷結防止組成物への要望は、今もなお存
在している。組成物を水で希釈した場合、液剤が高い粘
性を保有しているのなら、やはり好都合である。この氷
結防止液は、ポンピング及び／又は噴霧に由来するよう
な剪断を受ける間には安定であり、翼のような表面上で
物理的に安定であり、離陸待機の間、特に着氷性雨の
間、又は例えば一般に湿気のある寒い状態では、組成物
による再処理を比較的長時間にわたって遅らせ、又は回
避させるべきである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、した
がって、組成物を水で希釈しても同程度に高い粘性を保
有する凍結防止組成物を提供することである。

【００１１】本発明のもう一つの目的は、凍結防止組成
物が航空機の氷結防止組成物として用いられる場合、所
望の流去特性を有するような、高度に擬似塑性のレオロ
ジーを示す凍結防止組成物を提供することである。

【００１２】この発明の別の目的は、ポンピング及び／
又は噴霧操作中に剪断安定性のある凍結防止組成物を提
供することである。

【００１３】

【課題を解決しようとする手段】本発明の諸目的を遂行
するために、アルキレングリコール成分；増粘剤；低分
子量の非イオン性ポリオキシエチレンアルキルフェノー
ルエーテル界面活性剤；及びアルキルアリールスルホナ
ート・ヒドロトロープを有する氷結防止組成物が、一つ
の形で提供される。

【００１４】低分子量の非イオン性ポリオキシエチレン
アルキルフェノールエーテル界面活性剤をアルキルアリ
ールスルホナート・ヒドロトロープと一緒に含み、増粘
したプロピレングリコールをベースとする、航空機の翼
への氷結防止配合剤が、特に有利であることが見出され
た。低分子量の非イオン性ポリオキシエチレンアルキル
フェノールエーテル界面活性剤及びアルキルアリールス
ルホナート・ヒドロトロープの両者が、この発明の配合
剤に用いられる場合、優れたレオロジー的性質及び残留
時間を有する除氷剤／氷結防止剤が得られる。これらの
性質は、（１）着氷性雨の降る長時間、翼上に残留し；
（２）ポンピング及び／又は噴霧に対する剪断安定性が
あり；（３）氷結防止剤が翼から流去するような、高い
対気速度に伴う高い剪断速度で低い粘性を有する、航空
機の翼への氷結防止剤に要求される諸条件に適合する。
本発明の氷結防止組成物は、翼以外の用途があることが
予想される：例えば、空港の滑走路又は自動車道路など
に使用されることが予想される。

【００１５】本発明の氷結防止組成物は、好都合なレオ
ロジーを保持しながら着氷防止の性能に予想外の改良を
施した。優れた残留期間は、ヒドロトロープとして機能
することが見出された、アルキルアリールスルホナート
の少量を含有させることによって得られた。低分子量の
非イオン性ポリオキシエチレンアルキルフェノールエー
テルの添加が、性質を一層改善することが見出だされ
た。低分子量のポリオキシエチレンエーテル（例えば、
エチレンオキシド単位を約４．０モル含有する）は、除
氷組成物中の同じ濃度での高分子量のポリオキシエチレ
ンエーテル（エチレンオキシド単位を９．５モル含有す
る）よりも有意に良好であった。

【００１６】アルキレングリコール 本発明の氷結防止組成物の最大の単一成分は、１種また
はそれ以上の異なるアルキレングリコール類より構成さ
れるアルキレングリコール組成物である。例えば、アル
キレングリコールは、単に例示としてであるが、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリ
コール、ジプロピレングリコール及びこれらの混合物よ
り選ばれる。特に記載しないその他のアルキレングレコ
ールも、同様に有用である。いくつかの実施態様におい
て、アルキレングリコール成分は、全氷結防止組成物の
少なくとも５０％であるが、約６５重量％以下である。
好適な実施態様において、アルキレングリコール成分
は、全組成物に基づいて約５０ないし約５５重量％の範
囲である。

【００１７】この発明の一つの実施態様において、配合
剤は、凍結防止成分としてプロピレングリコールに基づ
いている。しかしながら、本発明の液剤の所望の性質に
悪影響を及ぼすのでなければ、配合剤はエチレングリコ
ール、ジエチレングリコール又はジプロピレングリコー
ルを含有していてもよい。

【００１８】低分子量非イオン性ポリオキシエチレンア
ルキルフェノールエーテル界面活性剤低分子量の非イオ
ン性ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル界
面活性剤は、この発明の氷結防止組成物に必要な成分で
ある。これらの界面活性剤は、式： Ｒ¹ Ｒ² Ｃ₆ Ｈ₃ −Ｏ−（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）_x −Ｈ 〔式中、Ｒ¹ はＣ_n Ｈ_(2n+1)（式中、ｎは平均値が約８
ないし約１２の範囲である）；Ｒ² はＨ又はＣ_n Ｈ
_(2n+1)（式中、ｎは平均値が約８ないし約１２の範囲で
ある）；Ｃ₆ Ｈ₃ は置換したベンゼン環であり、ｘは約
１ないし約８、最も好適には約３ないし約８の範囲であ
る〕を有する。ここでｘは、アルキルフェノール付加物
に付加したエチレンオキシドの平均モル数を意味する。
エチレンオキシド付加の分布は、通常のポリオキシエチ
レンアルキルフェノールエーテルのように広範であって
も、又はある種の「集中した（peaked）」ポリオキシエ
チレンエーテルのように限定されていてもよい。

【００１９】氷結防止組成物中の低分子量の非イオン性
ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル界面活
性剤の量は、約０．１ないし約１．０重量％、好ましく
は約０．４ないし約０．７重量％の範囲である。好適な
低分子量の非イオン界面活性剤は、Surfonic N-40 （登
録商標）界面活性剤（Texaco Chemical Company の製
品、ノニルフェノールの４．０モルＥＯ付加物）であ
る。下記に示すように、Surfonic N-95 （ノニルフェノ
ールの９．５モルＥＯ付加物）は、この発明に用いるに
は高すぎる分子量を有している。しかしながら、６モル
のＥＯを有するSurfonic N-60 は、この発明に用いるこ
とができる。ある状態では、１種を越える界面活性剤を
用いるのが好ましいことが期待される。実際、N-60及び
N-40の混合物が、この発明に用い得ることを示す。

【００２０】アルキルアリールスルホナート・ヒドロト
ロープ ヒドロトロープとは、難溶性有機化学物質の水溶性を増
加させる性質を有する化学物質であると理解される。疎
水性本体に対するヒドロトロープ投入量の比は高い。こ
の発明に好適なヒドロトロープは、アルキルアリールス
ルホナート類であって、これは難溶性である上記の低分
子量の非イオン性ポリオキシエチレンアルキルフェノー
ルエーテル界面活性剤に対するヒドロトロープとして役
立つ。ヒドロトロープのアルキル基は、炭素原子が６個
以下の比較的短いものである。許容されるアルキルアリ
ールスルホナート・ヒドロトロープは、限定するもので
はないが、トルエンスルホナート；キシレンスルホナー
ト；クメンスルホナート；ナフタレンスルホナート及び
ベンゼンスルホナート、又は６個以下の炭素原子を有す
る炭化水素鎖で一置換若しくは二置換されたベンゼン若
しくはナフタレンスルホナートの何れかよりなる群のナ
トリウム、カリウム若しくはアンモニウム塩である。こ
の発明の非イオン界面活性剤を、この発明の増粘したプ
ロピレングリコール配合剤と相溶性にするその他のヒド
ロトロープも、本発明の範囲内であると理解されるべき
である。これらは、限定される必要はないが、炭素原子
が６個以下の短いアルキル鎖を有するジカルボン酸類；
６個以下の炭素原子の短いアルキル鎖を有するアルキル
化又はジアルキル化されたジフェニルオキシドジスルホ
ナート類；例えば、脂肪族アルコール又はアルキルフェ
ノールのような短い炭化水素鎖（炭素原子が８個以下）
を有するリン酸エステル類、及びこれらの混合物であ
る。

【００２１】アルキルアリールスルホナート・ヒドロト
ロープは、全配合剤１グラム当り約０．００１meq ない
し約０．０１meq の量で存在するべきである。好ましく
は、アルキルアリールスルホナート・ヒドロトロープ
は、約０．００２meq/g ないし約０ ．００６meq/g の
割合で存在する。ある配合剤では、１種を越えるヒドロ
トロープを用いるのが望ましいことが予想される。

【００２２】任意のポリオキシエチレンアルコールエー
テル非イオン界面活性剤 本発明の不凍液組成物の任意の成分は、航空機表面の濡
れを改善することができる非イオンアルコール界面活性
剤であることが予想される。この界面活性剤は、組成物
の過度な発泡の一因となってはならない。一つの実施態
様において、この界面活性剤は、全組成物に基づいて約
０．１ないし約０．５重量％のレベルで用いられる。好
適な界面活性剤は、限定される必要はないが、長鎖脂肪
族アルコールのポリオキシエチレンエーテル、エチレン
オキシドとプロピレンオキシドのブロックコポリマー、
及び関連した非イオン界面活性剤並びにこれらの混合物
である。一つの実施態様において、このような任意のポ
リオキシエチレンアルコールエーテル非イオン界面活性
剤は、式： Ｒ−Ｏ−（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ)_x−Ｈ 〔式中、ＲはＣ_n Ｈ_(2n+1)（式中、ｎは約８ないし約１
８の範囲の平均値を有する）；そしてｘは約１ないし約
１０の範囲の平均値を有する〕を有する。ここで、ｘは
アルキルフェノール付加物に付加されるエチレンオキシ
ドの平均モル数である。エチレンオキシドの分布は、通
常のポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテルの
ように広範であってもよく、又はある種の「集中した」
ポリオキシエチレンエーテルのように限定されていても
よい。

【００２３】増粘剤 長期間の翼表面への付着が重要な場合もある航空機用の
氷結防止組成物のような、氷結防止組成物に用いられる
場合、特に使用に際して高い又は一定した粘性及び／又
は擬似塑性レオロジーが望ましい場合に、ある種のポリ
マー及びコポリマーが、増粘剤ブレンドとして一緒に用
いられると、所望の粘性を付与する。このような増粘剤
は、ここに参考文献として掲げる米国特許第5,118,435
号明細書に詳細に記載されている。その他の増粘剤も、
ここに記載した増粘剤ブレンド以外に、本発明の組成物
に有用であることが予想される。

【００２４】この増粘剤ブレンドは、アクリル酸のポリ
マーであって、アクリル酸のホモポリマー及びコポリマ
ーの両者からなる。増粘剤ブレンドは、少なくとも２種
の異なるポリマーを含んでいる。第一のポリマーは、ポ
リアクリル酸であるのが好ましい。いくつかの実施態様
において、ポリアクリル酸は、約2,500,000 ないし約3,
500,000 の重量平均分子量を有している。ここで用いら
れるポリアクリル酸とは、置換したポリアクリル酸をも
包含する。しかしながら、ポリアクリル酸は、この組成
物に用いられるグリコール類に難溶であり、ポリ（メ
タ）アクリル酸も使用することができるけれども、いく
つかの置換したポリアクリル酸はまた、実際に用いる適
切なグリコール類に不溶なことがある。このポリマー
は、氷結防止組成物中でその溶解性に深刻に影響を及ぼ
さないが、機械的な剪断安定性を付与するに十分に高
い、低レベルの架橋密度でジエンコモノマーと僅かに架
橋されていてもよい。好適なジエン架橋剤の例として
は、必ずしも限定される必要はないが、１，３−ブタン
ジオールジアクリラート、１，３−ブタンジオールジメ
タクリラート、１，４−ブタンジオールジアクリラー
ト、１，４−ブタンジオールジメタクリラート、１，６
−ヘキサンジオールジアクリラート、１，６−ヘキサン
ジオールジメタクリラート、ジエチレングリコールジア
クリラート、ジエチレングリコールジメタクリラート、
トリエチレングリコールジアクリラート、テトラエチレ
ングリコールジアクリラート、ジビニルベンゼン；及び
これらの混合物が挙げられる。第一の増粘組成物の例と
しては、必ずしも限定される必要はないが、B. F. Good
rich Co.の製品であるCarbopol（登録商標）672 及び93
4 ポリアクリル酸が挙げられる。

【００２５】増粘剤ブレンドの第二のポリマーは、アク
リル酸又はその誘導体のコポリマー、及び疎水性のビニ
ルモノマーである。この第二のポリマーは、疎水性調整
剤としても注目される。このコモノマーのアクリル酸分
は、置換したアクリル酸、例えば特にメタクリル酸であ
り、あるいはメチルアクリラート、２−ヒドロキシエチ
ルアクリラート、２−ヒドロキシエチルメタクリラー
ト、ヘキシルアクリラート及びこれらの混合物である。
ビニルモノマーは、不飽和の疎水性ビニル型のどのよう
な好適なモノマーでもよく、限定するものではないが、
ｎ−デシルアクリラート、ｎ−デシルメタクリラート、
イソデシルアクリラート、イソデシルメタクリラート、
ラウリルアクリラート、ラウリルメタクリラート、ｎ−
オクチルアクリラート、ｎ−オクチルメタクリラート、
２−エチルヘキシルアクリラート、２−エチルヘキシル
メタクリラート；及びこれらの混合物である。アクリル
酸のホモポリマー及びアクリル酸と疎水性ビニルモノマ
ーとのコポリマーは、適切なフリーラジカル重合開始剤
による開始によるような、適切な公知の付加重合法のい
ずれかによって作られる。これらの疎水性調整剤コポリ
マーの例としては、必ずしも限定するものではないが、
B. F. Goodrich Co.の製品であるCarbopol 1610 、1621
及び1622増粘剤が挙げられる。

【００２６】増粘剤成分は、氷結防止又は凍結防止組成
物中に、約０．２ないし約０．８重量％、好ましくは約
０．２６ないし約０．４８重量％の量で存在する。本発
明の一つの実施態様において、増粘剤成分又はブレンド
の約６５ないし約９８％はポリアクリル酸であり、この
ブレンドの約２ないし約３５重量％はアクリル酸と疎水
性ビニルモノマーとのコポリマーである。本発明の一つ
の実施態様において、さらに好ましい範囲は、増粘剤ブ
レンドの約７５ないし９５％がポリアクリル酸、増粘剤
ブレンドの約５ないし２５％がアクリル酸（又はその誘
導体）と疎水性ビニルモノマーとのコポリマーである。
最も好ましい範囲は、増粘剤ブレンドの約８０ないし９
０％がポリアクリル酸、増粘剤ブレンドの約１０ないし
２０％がアクリル酸（又はその誘導体）と疎水性ビニル
モノマーとのコポリマーである。これらの配合剤は、予
測しがたい方法で相互に影響する複雑な混合物であるこ
とは明らかである。加工される組成物は、各種成分の量
のみならず、それらの正確な化学構造及び性質によって
異なるので、上記及び下記に記載された化合物の適切な
量及び割合を正確に明示し得ないことが、理解されるべ
きである。

【００２７】中和剤 ポリアクリル酸のホモポリマー及びコポリマーが用いら
れる増粘剤である場合、少なくとも部分的にそれらを中
和するために、ポリアクリル酸のホモポリマー及びコポ
リマーと共に、中和剤を用いるのが好ましい。中和剤
は、水酸化アルカリ金属、有機アミン塩基及びこれらの
混合物よりなる群から選ばれてよい。下記の腐食防止剤
は、中和剤としても有用であろう。必要な中和剤の量
は、中和剤の分子量並びに特定の配合剤に用いられるポ
リアクリル酸の量及びポリマーに含まれる遊離の酸基の
量によって決定される。一般に、塩基性中和剤は、増粘
剤ブレンドにおけるカルボン酸基の約２０ないし約９０
％を中和しなければならない。好ましくは、カルボン酸
基の３０ないし８０％を中和するのに十分な塩基が存在
する。

【００２８】腐食防止剤 腐食防止剤も、凍結防止組成物の成分として好ましい
が、任意の成分である。腐食防止剤は、航空機の氷結防
止組成物の技術分野において通常用いられる腐食防止剤
のいずれであってもよく、一つの実施態様において、い
くつかを例示すると、トリルトリアゾールのアルカリ金
属塩もしくはベンゾトリアゾールのアルカリ金属塩、又
はこれらの混合物であるのが好ましい。この腐食防止剤
は、開放された電荷の影響下に起こり得る燃焼からグリ
コール類を保護するのにも役立つ。本発明の別な実施態
様において、腐食防止剤は、組成物の約０．２ないし約
０．５重量％存在し、増粘剤ブレンドのポリアクリル酸
を中和するのにも役立つ。

【００２９】水 通常、脱イオン水は前記の氷結防止組成物の平衡をもた
らす。氷結防止の目的に必要ならば、脱イオン水が組成
物を希釈するのに用いられる。

【００３０】配合法 本発明の氷結防止組成物は、所望により、上記の成分を
単に混合することによって、簡単に作られる。二種類の
一般法が用いられる。第一に、一工程法では、氷結防止
組成物は、必要な性質に必要な割合で所望の成分を混合
して、直接に作られる。簡単であるという利点があるけ
れども、最適の配合が得られる前に、試行錯誤を反復し
て、調合には非常に多くの調整がなされなければならな
い。

【００３１】あるいは、第一の組成物は、第一の粘性を
有する所望の成分を用いて作られる。次に、第二の組成
物は、同じ成分を用いて作られるが、割合を変えること
で第一の組成物の第一の粘性と異なる第二の粘性を生成
する。一般に、第一の粘性が最終の氷結防止組成物にお
ける所望のそれよりも低い（又は、高い）場合、適当な
成分の割合を変えて、第一の粘性よりも高い（又は、低
い）第二の組成物における第二の粘性が得られる。最後
に、第一の組成物及び第二の組成物は、一緒に混合され
て所望の成分及び所望の目的とする粘性（第三の粘性は
第一及び第二の粘性の中間であり、異なっている）を有
する最終の氷結防止組成物を生成する。第一及び第二の
組成物の間で調整された成分の割合は、それらの粘性、
例えば増粘剤の割合、増粘剤組成物（２種の増粘剤のブ
レンドが用いられる場合）、水酸化アルカリ金属及び水
などを修正することは明らかである。

【００３２】二工程法を用いて、ある最終の氷結防止組
成物を形成するのに十分な実験が行なわれたならば、こ
の技術分野で普通に精通した技術者にとって、最適な配
合剤を形成する一工程法を効率的に決定することが容易
であるのは明らかである。

【００３３】

【発明の効果】本発明の組成物は、水で希釈された場合
にも高い粘性を保有することが見出された。この特性
は、これらの配合からは予期しないものである。さら
に、この組成物は高度に擬似塑性のレオロジーを示し、
所望の流去特性を示す。すなわち、この組成物は、十分
に長期間、航空機表面に保留されるが、比較的高い剪断
力のもとでは流動化する。低い剪断条件下に、これらの
物質の粘性は、約−２５℃から２０℃の間の温度変化
に、比較的影響を受けることがない。この特徴から、航
空機に使用される液剤の厚さがある程度予想され、広い
温度範囲での残留時間の予測が可能である。

【００３４】実際、本発明の配合剤が標準試験の条件で
剪断力をかけた後、それらの残留時間は少なくとも３０
分である。後述のように、本発明の低分子量の非イオン
性ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル界面
活性剤及びアルキルアリールスルホナート・ヒドロトロ
ープの組合せを用いない組成物の残留時間は３０分以下
である。氷結防止組成物が、処理に用いてから航空機の
離陸まで、たとえこれが悪条件で長時間であるとして
も、できるだけ安定であることは重要である。氷結防止
組成物の重要な性質は、ポンピング及び噴霧のような剪
断効果に安定であるが、高い剪断条件では翼から流去す
ることである。本発明の物質は、これらの環境で必要な
安定性に優れた性質を示す。実際、これらの物質は、Dr
aft #6 SAEref J89A2 "Proposed Aerospace Material S
pecification for Fluid, Aircraft Deicing/Anti-Icin
g (SAE Type 11)" (Section 3.2.4 "Anti-icing Perfor
mance) 、米国において近い将来に採用されることが予
定されている、より厳密な次世代の仕様書（Ｓ．Ａ．
Ｅ．はSociety of Automotive Engineers を意味する）
に記載された剪断安定性及び残留時間の所要条件に適合
している。これらの仕様書は、すでに欧州では採用され
ている。

【００３５】

【実施例】本発明を、以下の実施例によってさらに説明
する。

【００３６】例１ Carbopol 672及び1621の８５：１５の混合物であるポリ
アクリル酸樹脂の３％水溶液（６８．０ｇ）、プロピレ
ングリコール（３０８．５ｇ）、ＰＭＣ Specialities
Group （シンシナティー市、オハイオ州）の製品である
Cobratec TT-50S （登録商標）トリルトリアゾール溶液
（腐食防止剤／中和剤／燃焼防止剤）（３．０ｇ）、Su
rfonic N-40 （２．４ｇ）、ＮａＯＨの２％水溶液（２
２．０ｇ）、キシレンスルホン酸ナトリウム・ヒドロト
ロープ（ＮａＸＳ）の２％水溶液（３１．２ｇ）及び脱
イオン水（１６４．９ｇ）よりなる組成物を調製した。
このブレンドの粘性は、ブルックフィールド粘度計のロ
ーターSC4-31/13Rにより、０．３rpm で測定して、０℃
で5,400cP であった。脱イオン水の代わりに２％ＮａＯ
Ｈ水溶液の２ｇを用いた以外は、同じ量から別のブレン
ドを調製した。同じ条件下で6,300cP のブレンドを得
た。これらの二種のブレンドを、０℃で6,000cP のブレ
ンドになるように混合した。得られた製品は、僅かに不
透明で無色の溶液であった。

【００３７】剪断安定性、レオロジー的性質及び氷結防
止性能は、Draft #6 SAE ref J89A2"Proposed Aerospac
e Material Specification for Fluid, Aircraft/Deici
ng/Anti-icing (SAE Type 11)" に記載された方法を用
いて測定した。表１及び表２は、温度、剪断速度及び水
希釈に伴うブレンド粘性の変化を示す。この実施例の液
剤の機械的安定性は、表１における非剪断液剤の０℃に
おける粘性の性質、及び表２における０％水希釈での剪
断力をかけた液剤の粘性の性質と比較して明らかであ
る。剪断試験は、これらの製品のポンピング及び噴霧の
間に起こり得る剪断の型を模擬したものである。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】この実施例の剪断力をかけた氷結防止剤
は、着氷性雨の条件で、３６．９２分の平均残留時間を
有していた。市販されている氷結防止剤、Kilfrost ABC
-3［Kilfrost Ltd. （Northumberland市、英国）の製
品］は、同一条件で約３２分の平均残留時間を有してい
た。

【００４１】例２ 上記と同一比率のCarbopol 672及び1621ポリアクリル酸
樹脂の３％水溶液６０ｇ、ＮａＯＨの２％水溶液６．２
ｇ、及び脱イオン水１９６．４ｇを用いた以外は例１と
同様にして、組成物を調製した。この製品は、例１と同
じ粘度計ローターを用い、０℃、０．３rpm で1,600cP
のブレンドであった。２％ＮａＯＨ水溶液の１５ｇの代
わりに脱イオン水を用いた以外は同じ量を用いて、第二
のブレンドを調製し、11,300cPのブレンドを得た。これ
ら２種のブレンドを、０℃で5,900cP のブレンドになる
ように混合した。

【００４２】諸性質は、前記と同様に測定した。表３及
び表４は、温度、剪断速度及び水希釈に伴うブレンド粘
性の変化を示す。この実施例の液剤の機械的安定性は、
表３における非剪断液剤の０℃における粘性の性質、及
び表４における０％水希釈での剪断液剤の粘性の性質と
比較して明らかである。

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】この実施例の剪断力をかけた氷結防止剤
は、着氷性雨の条件で３２．８分の平均残留時間を有し
ていた。

【００４６】例３ Carbopol 672の1621に対する比率を９５：５とし、プロ
ピレングリコール３１３．５ｇ、ＮａＯＨの２％水溶液
１７ｇ、及び脱イオン水１６６．９ｇを用いた以外は例
１と同様にして、組成物を調製した。前記と同一条件で
5,300cP のブレンドを得た。２％ＮａＯＨ水溶液の３．
０ｇの代わりに脱イオン水を用いた以外は同じ量を用い
て、第二のブレンドを調製し、7,000cP のブレンドを得
た。これら２種のブレンドを、０℃で6,000cP のブレン
ドになるように混合した。

【００４７】表５及び表６は、温度、剪断速度及び水希
釈に伴うブレンド粘性の変化を示す。この実施例の液剤
の機械的安定性は、表５における非剪断液剤の０℃にお
ける粘性の性質、及び表６における０％水希釈での剪断
力をかけた液剤の粘性の性質と比較して明らかである。

【００４８】

【表５】

【００４９】

【表６】

【００５０】この実施例の剪断力をかけた氷結防止剤
は、着氷性雨の条件で３２．３３分の平均残留時間を有
していた。

【００５１】例４（比較例） Carbopol 672及び1621の９５：５の混合物である樹脂の
３％水溶液（６４．２ｇ）、Cobratec TT-50S （３．０
ｇ）、プロピレングリコール（３１０．９ｇ）、２％Ｎ
ａＸＳ（３．５ｇ）、ＮａＯＨの２％水溶液（２３．０
ｇ）、及び脱イオン水（１９５．４ｇ）よりなる組成物
を用いた。ただし、低分子量の非イオン性ポリオキシエ
チレンアルキルフェノールエーテル界面活性剤は加えな
かった。このブレンドは、０℃で10,400cPの粘性を有し
ていた。２％ＮａＸＳの０．６ｇ及び２％ＮａＯＨの
４．０ｇの代わりに脱イオン水を用いた以外は同じ量を
用いて、第二のブレンドを調製した。このブレンドは、
０℃で1,200cP の粘性を有していた。6,000cP のブレン
ドが得られるように、２種のブレンドを混合した。

【００５２】表７及び表８は、温度、剪断速度及び水希
釈に伴うブレンド粘性の変化を示す。この比較例の液剤
の機械的安定性は、表７における非剪断液剤の０℃にお
ける粘性の性質、及び表８における０％水希釈での剪断
力をかけた液剤の粘性の性質と比較して明らかである。

【００５３】

【表７】

【００５４】

【表８】

【００５５】この比較例の剪断力をかけた氷結防止剤
は、着氷性雨の条件で単に２７．８８分の平均残留時間
を有していた。この値は、実施例１〜３で得られた本発
明の配合剤のそれよりも、相当に少ない。

【００５６】例５（比較例） Carbopol 672及び1621の８５：１５の混合物である樹脂
の３％水溶液（６８．０ｇ）、Cobratec TT-50S （３．
０ｇ）、プロピレングリコール（３０８．５ｇ）、Surf
onic N-95 （２．４ｇ）、２％ＮａＸＳ（６．２ｇ）、
ＮａＯＨの２％水溶液（３０．０ｇ）、及び脱イオン水
（１８１．９ｇ）よりなる組成物を調製した。ただし、
低分子量の非イオン性ポリオキシエチレンアルキルフェ
ノールエーテル界面活性剤の代わりに、比較的高分子量
の界面活性剤（ノニルフェノールの９．５モルＥＯ付加
物）を添加した。得られたブレンドは０℃で5,200cP の
粘性を有していた。

【００５７】表９及び表１０は、温度、剪断速度及び水
希釈に伴うブレンド粘性の変化を示す。この比較例の液
剤の機械的安定性は、表９における非剪断液剤の０℃に
おける粘性の性質、及び表１０における０％水希釈での
剪断力をかけた液剤の粘性の性質と比較して明らかであ
る。

【００５８】

【表９】

【００５９】

【表１０】

【００６０】この比較例の剪断力をかけた氷結防止剤
は、着氷性雨の条件で単に２１．６７分の平均残留時間
を有していた。この値は、実施例１〜３で得られた本発
明の配合剤のそれよりも相当に低く、非イオン性ポリオ
キシエチレンアルキルフェノールエーテル界面活性剤を
用いない比較例４のそれよりも低い。

【００６１】例６（比較例） Carbopol 672及び1621の９５：５の混合物である樹脂の
３％水溶液（６４．２ｇ）、プロピレングリコール（３
１１．０ｇ）、Cobratec TT-50S （３．０ｇ）、Surfon
ic N-95 （３．０ｇ）、２％ＮａＯＨ（２７．９ｇ）、
及び脱イオン水（１９０．９ｇ）よりなる組成物を調製
した。ただし、アルキルアリールスルホナート・ヒドロ
トロープは用いなかった。得られたブレンドは、０℃で
6,100cPの粘性を有していた。

【００６２】表１１及び表１２は、温度、剪断速度及び
水希釈に伴うブレンド粘性の変化を示す。この比較例の
液剤の機械的安定性は、表１１における非剪断液剤の０
℃における粘性の性質、及び表１２における０％水希釈
での剪断力をかけた液剤の粘性の性質と比較して明らか
である。

【００６３】

【表１１】

【００６４】

【表１２】

【００６５】この比較例の剪断力をかけた氷結防止剤
は、着氷性雨の条件で単に２０．９６分の平均残留時間
を有していた。この値は、実施例１〜３で得られた本発
明の配合剤のそれよりも相当に低く、比較例４及び５の
それよりも低い。

【００６６】例７〜９（比較例） 表１３は、同表に組成を示す例７〜９によって調製され
た配合剤を包含する各種配合剤の、着氷性雨に対する耐
性試験との要約である。これらは、本発明の添加物を含
有する液剤を、含有しない液剤と比較するのに利用でき
るであろう。

【００６７】

【表１３】

【００６８】例１０（比較例） Carbopol 672及び1621の９５：５の混合物である樹脂の
３％水溶液（６４．２ｇ）、プロピレングリコール（３
１０．９ｇ）、Cobratec TT-50S （３．０ｇ）、２％Ｎ
ａＯＨ（１７．５ｇ）、６％クメンスルホン酸ナトリウ
ム（８．６ｇ）、及び脱イオン水（１９５．８ｇ）より
なる組成物を調製した。ただし、非イオン界面活性剤は
用いなかった。得られたブレンドは、０℃で6,000cP の
粘度を有していた。

【００６９】表１４及び表１５は、温度、剪断速度及び
水希釈に伴うブレンド粘性の変化を示す。この比較例の
液剤の機械的安定性は、表１４における非剪断液剤の０
℃における粘性の性質、及び表１５における０％水希釈
での剪断力をかけた液剤の粘性の性質と比較して明らか
である。

【００７０】

【表１４】

【００７１】

【表１５】

【００７２】この比較例の剪断力をかけた氷結防止剤
は、着氷性雨の条件で単に２３．８８分の平均残留時間
を有していた。この値は、実施例１〜３で得られた本発
明の配合剤のそれよりも相当に低く、比較例４及び５の
それよりも低い。

【００７３】例１１〜１５（例１４、１５は比較例） SurfonicＮ−シリーズのポリオキシエチレンノニルフェ
ノールエーテルである各種の非イオン界面活性剤を、異
なる濃度で用いて、各種の組成物を調製した。プロピレ
ングリコール氷結防止剤の量は、使用した界面活性剤の
量に適応させて調整した。この変量をｙで示す。これら
の組成物は前記の実施例に記載した二工程法で製した。

【００７４】組成物は、Carbopol 672及び1621の８５：
１５の混合物であるポリアクリル酸樹脂の３％水溶液
（６８．０ｇ）、各種のプロピレングリコール（３０
８．５−ｙｇ）、Cobratec TT-50S トリルトリアゾール
溶液（３．０ｇ）、SurfonicＮ−シリーズのポリオキシ
エチレンノニルフェノールエーテルである各種の界面活
性剤の各種の量（２．４＋ｙｇ）、ＮａＯＨの２％水溶
液（２２．０ｇ）、キシレンスルホン酸ナトリウム（Ｎ
ａＸＳ）の２％水溶液（３１．２ｇ）、及び脱イオン水
（１６４．９ｇ）よりなる。適当な各種条件下でのこれ
らの組成物の粘性、それぞれの着氷性雨試験での剪断後
の粘性低下の百分率及び剪断力をかけた液剤の残留時間
を、表１６に示した。

【００７５】例１６ 例１と同一の組成物を、一工程法で調製した。このこと
は、高粘性組成物及び低粘性組成物をともに混合して、
適切な粘性が作られることを意味している。一工程法は
実際の製造法を簡略にした。適当な各種条件下でのこの
組成物の粘性、剪断後の粘性低下の百分率及び着氷性雨
試験における残留時間を、表１６に示した。この情報
を、比較の目的で、二工程法で作られた同じ組成物の同
じデータとともに表１７に示した。このデータは、一工
程法が等しい性能を有する組成物を形成し得ることを、
明白に示している。

【００７６】

【表１６】

【００７７】比較的高分子量の非イオン性ポリオキシエ
チレンアルキルフェノールエーテル界面活性剤を、単一
の界面活性剤（例１５）又は界面活性剤混合物の一部分
（例１４）としてのいずれかによる添加は、本発明の例
１６及び１１〜１３の３０分を越える（約３３分または
それ以上）という残留時間に比べて、約２０分という顕
著に短縮した残留時間を与えていることが認められた。

【００７８】

【表１７】

【００７９】特許請求の範囲に規定した本発明の精神及
び範囲を逸脱することなく、本発明の方法に多くの変更
が可能である。例えばこの技術分野に精通した技術者
は、この明細書に明示していないが、予想される特別な
化合物及び割合が、望ましい結果を生じることを発見で
きる。低分子量の非イオン性ポリオキシエチレンアルキ
ルフェノールエーテル界面活性剤の組合せ及び／又はア
ルキルアリールスルホナート・ヒドロトロープの組合せ
が、特別な利点を有することを見出だすことができる。
氷結防止組成物はまた、除氷剤としての用途があり、翼
以外の表面、例えば着氷のないことが必要な車両のフロ
ントガラス及び風雨に当る固定表面もまた、これらの物
質で処理しうることが理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド・アンソニー・コフェイ アメリカ合衆国、テキサス 78753、オー スチン、エヌ・ラマー・ナンバー356 8912

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルキレングリコール成分、増粘剤、低
   分子量の非イオン性ポリオキシエチレンアルキルフェノ
   ールエーテル界面活性剤、及びアルキルアリールスルホ
   ナート・ヒドロトロープよりなる氷結防止組成物。
2. 【請求項２】 エチレングリコール、プロピレングリコ
   ール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール
   及びこれらの混合物よりなる群から選ばれるアルキレン
   グリコール成分約５０ないし約６５重量％；約 2,500,0
   00ないし約 3,500,000の重量平均分子量を有する少なく
   とも１種のポリアクリル酸が増粘剤ブレンドの約６５な
   いし約９８％（ポリアクリル酸は、ジエンコモノマーに
   よって部分的に架橋されている）、及びアクリル酸と疎
   水性ビニルモノマーの少なくとも１種のコポリマーが増
   粘剤ブレンドの約２ないし約３５重量％よりなる増粘剤
   ブレンド約０．２ないし約０．８重量％；該増粘剤ブレ
   ンド中のカルボン酸基の約２０ないし９０重量％を少な
   くとも部分的に中和する中和剤（中和剤は水酸化アルカ
   リ金属、有機アミン塩基及びこれらの混合物よりなる群
   から選ばれる）； 式：Ｒ¹ Ｒ² Ｃ₆ Ｈ₃ −Ｏ−（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）_x −Ｈ
   〔式中、Ｒ¹ はＣ_n Ｈ_(2n+1)（式中、ｎは平均値が約８
   ないし約１２の範囲である）；Ｒ² はＨ又はＣ_n Ｈ
   _(2n+1)（式中、ｎは平均値が約８ないし約１２の範囲で
   ある）；Ｃ₆ Ｈ₃ は置換されたベンゼン環であり、ｘは
   約１ないし約８の範囲の平均値である〕を有する低分子
   量の非イオン性ポリオキシエチレンアルキルフェノール
   エーテル界面活性剤約０．１ないし約１．０重量％；な
   らびに、トルエンスルホナート、キシレンスルホナー
   ト、クメンスルホナート、ナフタレンスルホナート及び
   ６個以下の炭素原子を有する炭化水素鎖で一置換又は二
   置換されたベンゼンスルホナート類、炭素原子が６個以
   下の短いアルキル鎖を有するジカルボン酸類、６個以下
   の炭素原子を有する短いアルキル鎖を有するアルキル化
   又はジアルキル化されたジフェニルオキシドジスルホナ
   ート類；炭素原子が８個以下の炭化水素鎖を有するリン
   酸エステル類及びこれらの混合物の群のナトリウム、カ
   リウム及びアンモニウム塩よりなる群から選ばれるアル
   キルアリールスルホナート・ヒドロトロープを、組成物
   １ｇあたり約０．００１ないし約０．０１meq/gを含む
   氷結防止組成物。